ARTÍCULO
Una fibra que permite viajes espaciales seguros y detiene proyectiles
Adriana Ríos-Alegre y Jesús Eduardo Ríos-Alegre
Resumen
El ser humano siempre ha sido curioso y aventurero. En la historia han existido episodios bélicos que ponen en riesgo la vida de miles de personas, por lo que siempre se necesita descubrir materiales que permitan brindar seguridad a quienes se ven involucrados en estos hechos. Por otra parte, el deseo de explorar lo que hay fuera del planeta Tierra ha planteado retos para las empresas aeronáuticas que buscan materiales resistentes y duraderos capaces de proteger las naves y la tripulación que envían a las misiones espaciales. A continuación, hablaremos de la fibra —Kevlar®— que, desde su descubrimiento, ha llamado la atención de las industrias por sus atractivas características: resistencia extrema, liviana y durable.
Palabras clave: fibra, espacio, polímero, protección, proyectil.
RECIBIDO: 20/06/2024; ACEPTADO: 07/11/2024; PUBLICADO: 22/09/2025
El Kevlar®
El Kevlar® es el registro comercial de una fibra orgánica: poliparafenileno tereftalamida. Se trata de una aramida o poliamida aromática cuya estructura química está compuesta por un anillo bencénico y una amida —benzamida—. La simplicidad de estos grupos funcionales fueron la clave para obtener un material que dio lugar a un arreglo ordenado y repetitivo de un monómero, permitiendo la formación de largas cadenas («varillas») que interaccionan entre sí mediante puentes de hidrógeno que orienta un arreglo paralelo de manera que se obtienen fibras largas.
Las aramidas tienen propiedades estructurales mejoradas de tracción, es decir, son muy resistentes cuando se estiran y, sorprendentemente, se ha encontrado que el Kevlar® es hasta cinco veces más resistente que el acero. Además, al poseer propiedades únicas de ligereza, flexibilidad, resistencia a la corrosión, dificultad de arder y su fácil producción, queda claro el porqué áreas de aeronáutica y de protección balística han empleado esta fibra para diseñar equipos que permiten proteger y brindan seguridad a los usuarios. A continuación, hablaremos de la creadora de este material tan sorprendente y útil.
La descubridora del Kevlar®
Si ponemos un poco de atención en las fechas, podemos notar que transcurría la Segunda Guerra Mundial (1939-1945), época con la necesidad de tener un material que proporcionara un blindaje para detener las balas y que fuera ligero, capaz de proteger a los soldados y a los equipos que llevaban consigo. En este periodo, el acero era el único material disponible que podían usar; sin embargo, causaba demasiados inconvenientes.
En este contexto, en 1945, la química Stephanie Louise Kwolek (1923-2014) comenzó a trabajar para DuPont®, una empresa química norteamericana de descubrimiento y desarrollo de materiales novedosos. Su trabajo se centró en la generación de polímeros que podían convertirse en fibras delgadas al estar en solución. Luego de una charla con sus superiores, se le indicó que debía crear un material resistente y ligero que pudiera ser empleado para recubrir las llantas de los coches con la intención de reducir el gasto de gasolina, ya que a principios de 1960 había escasez de combustible. En la búsqueda de ese material, mezcló dos compuestos: la para-fenildiamina (PFD) y el cloruro de tereftaloílo (CTF) que sirvió como disolvente para obtener un nuevo compuesto: el Kevlar®.
En un inicio, se desanimó con el resultado obtenido, ya que la solución generada tenía un aspecto inusual a sus trabajos previos; sin embargo, Stephanie no rechazó el resultado, al contrario, decidió analizarlo pese a que sus compañeros se oponían. La sorpresa llegó cuando observaron que la nueva fibra obtenida, con un color amarillo característico, no solo era más resistente que el nylon, sino también que el mismo acero. Siendo así que, en 1971, se introduce la patente del Kevlar®.
En 1995 se le reconoció y premió con la medalla Lavoisier por sus logros en esta área de la investigación. El trabajo de Kwolek no se detuvo ahí, puesto que siguió investigando derivados poliméricos de esta aramida que pudieran mejorar las características actuales de la fibra y ampliar las áreas donde el material podría ser usado. Así es como se pasó de una fibra que originalmente sería el recubrimiento del acero en las llantas de los coches a incursionar en la aeronáutica y en la protección balística.
Kevlar® y naves espaciales
El universo y sus misterios han sido motivo de inspiración y respeto para una gran cantidad de personas a lo largo del tiempo. La curiosidad de saber qué es lo que hay en ese oscuro horizonte poblado de estrellas lejanas es algo que ha mantenido despierto a más de un científico, adulto y niño. Sin embargo, el desarrollo de materiales capaces de soportar condiciones extremas como las altas temperaturas y velocidades necesarias para el despegue, viaje y regreso seguro del espacio, no ha sido una tarea sencilla. Es justo aquí cuando el descubrimiento de la maravillosa fibra de la química Stephanie Kwolek entra en acción.
Dada su flexibilidad, resistencia a altas temperaturas y tensiones, en 1997 la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA, por sus siglas en inglés), lanzó una pequeña nave espacial robótica —sonda— llamada Mars Pathfinder, donde la fibra Kevlar® fue usada para reforzar las bolsas de aire necesarias para su aterrizaje, así como las cuerdas que los sujetaban. ¡Ayudando así a la sonda Mars Pathfinder a completar un viaje de más de 64 millones de kilómetros completamente intacta y lista para explorar la superficie del planeta Marte!
No solo eso, esta aramida se usa como material de blindaje, ¡es un escudo protector!, de las naves en órbita, ya que ayuda a mitigar los impactos causados por los desechos espaciales como los meteoritos y sus fragmentos, así como de los desechos orbitales (objetos creados por el hombre en el espacio, ej. satélites). Si esta fibra puede proteger las naves en el espacio, ¿te imaginas lo que puede hacer frente a una bala?
Kevlar® y la protección balística
El sector militar y de defensa es un área de suma importancia para todas las naciones El desarrollo humano siempre ha estado relacionado con acciones bélicas, siendo la Primera y Segunda Guerra Mundial ejemplos destacables donde la protección de los soldados era crucial para garantizar su regreso a casa. En este sentido, es claro que una adecuada protección balística marca la diferencia entre la vida y la muerte. Un chaleco blindado es, sin duda, una prenda que todos hemos visto en las películas o series de acción y sabemos que el protagonista siempre se salva gracias al uso de este equipo.
A primera vista, su función es simple: detener proyectiles. Una ojiva, por ejemplo, alcanza una velocidad aproximada de 400 m/s (1440 km/h), que si golpeara el cuerpo sin ninguna protección perforaría la piel y dañaría los órganos en su trayectoria, pero al usar un chaleco balístico la historia cambia. Te has preguntado ¿Cómo lo hacen? Pues bien, hay dos tipos de chalecos: los de blindaje duro y los de blindaje blando. Los primeros usan placas de cerámica o metal como escudos haciendo que las balas que impactan sobre el chaleco reboten, su ventaja es detener casi todo tipo de proyectiles, pero sus desventajas son el peso del chaleco y el daño que puede causar, ya que el impacto directo sobre la placa genera una fuerza de choque capaz de producir daño en los órganos internos.
Por su parte, los chalecos de tejido blando están pensados para un uso diario, son ligeros, cómodos y los más usados… Y, ¿adivina de qué material están hechos? ¡Así es, de la fibra Kevlar®! Por sus características de dureza y flexibilidad, es capaz de frenar uno o varios proyectiles pequeños antes de que perfore por completo el chaleco, impidiendo que toque el cuerpo.
Los chalecos de blindaje blando, al estar constituidos por una serie de capas sobrepuestas de Kevlar®, logran frenar la velocidad del proyectil cada vez que atraviesa una capa y, además, hacen que su punta se aplane, disminuyendo la energía con la que fue proyectada, de manera que la bala frena antes de entrar en contacto con el cuerpo. Si bien no hay un daño fatal, es común que queden moretones y dolor en la zona del impacto.
La química presente en todos los ámbitos de nuestra vida cotidiana
En ocasiones, de manera tan sutil que cuesta ser consciente de ella, la química está presente en nuestra vida cotidiana, por eso, siempre debemos mantener nuestra curiosidad y preguntarnos acerca de la composición de las cosas, cómo y por qué funciona.
Gracias a la mente curiosa de la química Stephanie Kwolek se creó esta maravillosa fibra Kevlar®, cuyas aplicaciones van desde detener proyectiles hasta permitir viajes espaciales seguros.
Adriana Ríos-Alegre. Estudiante de Doctorado en Farmacia, Facultad de Farmacia, Laboratorio 4, Universidad Autónoma del Estado de Morelos. Cuernavaca, Morelos.
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Jesús Eduardo Ríos-Alegre. Estudiante de Licenciatura en Seguridad Pública y Ciencias Forenses, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Morelia, Michoacán.
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DuPontMT (s. f.). Kevlar. https://www.dupont.mx/brands/kevlar.html
Fernández-Amil I. (2023). Stephanie Kwolek, la científica que descubrió el kevlar por «error». Linked in. https://es.linkedin.com/pulse/stephanie-kwolek-la-cient%C3%ADfica-que-descubri%C3%B3-el-por-fern%C3%A1ndez-amil
López A. (2017). Stephanie Kwolek, la química que ha salvado miles de vidas. Vidas científicas. https://mujeresconciencia.com/2017/03/07/stephanie-kwolek-la-quimica-ha-salvado-miles-vidas/
NASA. (s. f.). Astromaterials Research & Exploration Science. https://hvit.jsc.nasa.gov/shield-development/materials.html